DE3328737A1 - FIXED BODY SCANNER - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildabtaster gemäß dem Oberbegriff des Ha.uptanspruchs „The invention relates to a solid-state image scanner according to the preamble of the main claim "
Ein solcher Festkörper-Bildabtaster wird zum Beispiel in einer Videokamera verwendet^, um ein Standbild zu erzeugen. Der Pestkörper-Bildabtaster ist ein ladüngsträgergekoppeltes Bauelement (CCD = Charge Coupled Device) und kann während einer Feld- oder Rahmenperiode ein Ausgangs-Videosignal zum Erzeugen eines vollständigen Stehbild-Videosignals abgeben.Such a solid-state image scanner is used, for example, in a video camera to generate a still image. The pest body imager is a charge carrier coupled device Component (CCD = Charge Coupled Device) and can send an output video signal to the Generate a full still video signal.
Wenn das CCD nach dem sogenannten Zwischenzeilen-Verfahren arbeitet, werden die während der Bestrahlung durch das einfallende Licht in photosensitiven Elementen erzeugten Ladungssignale kontinuierlich während jeder Halb- oder Vollbildperiode übertragen. Bei dieser Art von CCD tritt jedoch eine Verschmierung auf Grund unerwünschter Ladungen auf, die in den photoempfindlichen Bereichen nicht festgehalten werden und in die vertikalen Schieberegister austreten. Ein solches Verschmieren tritt insbesondere dann auf, wenn die Wellenlänge des einfallenden Lichtes lang ist, also bei rotem Licht. Der Effekt führt zu einem unscharfen Bild, wenn dies auf einem Fernsehempfänger wiedergegeben wird.If the CCD works according to the so-called interline method, the during the irradiation by the incident Light in photosensitive elements generated charge signals continuously during each field or frame period transfer. With this type of CCD, however, smear occurs due to undesirable charges stored in cannot be held in the photosensitive areas and exit into the vertical shift registers. Such smearing occurs especially when the wavelength of the incident light is long, i.e. with red light. The effect will result in a blurry picture if this is played back on a television receiver.
Darüber hinaus kann auch Dunkelstromrauschen auf Grund thermischer Anregung der Elektronen im Siliziumsubstrat des CCD auftreten. Das Ausmaß der thermischen Anregung hängt ' vom thermischen -Zustand des Substrates ab und erfolgt selbst dann, wenn die photosensitiven Gebiete von auftreffendem Licht durch einen Verschluß abgeschirmt werden. In addition, dark current noise can also occur due to thermal excitation of the electrons in the silicon substrate of the CCD. The extent of thermal excitation depends' on the thermal state it from the substrate, and d is carried out even if the photosensitive regions of incident light are shielded by a shutter.
Wenn die Menge von in unterschiedlichen photosensitiven Gebieten angesammelten Dunkelstromladungen in aufeinander-When the amount of dark current charges accumulated in different photosensitive areas is
TER MEER... MÜLLER ■ STEINMEISTER SOHY - S83Pl5o3 3 2 87 3 7TER SEA ... MÜLLER ■ STEINMEISTER SOHY - S83Pl5o3 3 2 87 3 7
folgenden Halbbildern voneinander unterschiedlich sind, das heißt während aufeinanderfolgender ungeradzahliger und geradzahliger Halbbild-Perioden, sind auch die Ausgangspegel des aufgenommenen Videosignals, die dann aus einer Kombination der Ladungen auf Grund des eingefallenen Lichtes und der Dunkelstromladungen bestehen, unterschiedlich. Der Dunkelstrom fügt jedem Videosignal eine Gleichstromkomponente zu. Wenn dann die Dunkelströme in den ungeradzahligen und geradzahligen Halbbildperioden unterschiedlich sind, unterscheiden sich die Gesamtpegel der Videosignale voneinander, was zu einem Plackern beim Darstellen des Videosignals auf einem Fernsehempfänger führt. Dieses Plackern wird im folgenden als Plackern der ersten Art genannt .the following fields are different from each other, that is, during successive odd-numbered and even-numbered field periods, the output levels are also of the recorded video signal, which is then made up of a combination of the charges due to the incident light and the dark current charges exist differently. The dark current adds a DC component to any video signal to. Then if the dark currents in the odd and even field periods are different are, the overall levels of the video signals differ from each other, resulting in a flutter when displaying the Video signal leads to a television receiver. This clatter is referred to below as the clatter of the first type .
In der Vergangenheit sind Versuche unternommen worden, sowohl das Verschmieren wie auch den Dunkelstromeffekt zu verhindern. Dies hat jedoch zu Festkörper-Bildabtastern mit außerordentlich komplizierter Struktur geführt, die auf Grund der hoch entwickelten Herstelltechniken sehr teuer sind.Attempts have been made in the past to prevent both smearing and the dark current effect. However, this has led to solid-state image scanners with extremely complicated structure, due to the high developed manufacturing techniques are very expensive.
im Fall einer Videokamera, die ein Stehbild-Videosignal zum Wiedergeben auf einem Fernsehempfänger erzeugen soll, muß das Videosignal ein Standard-Fernsehsignal zum Beispiel der NTSC-, der PAL- oder der SECAM-Norm sein. Das Ausgangs-Videosignal einer solchen Videokamera soll daher ein Vollbildsignal aus zwei Halbbildsignalen aufweisen, die in üblicher Weise rastermäßig ineinander verschachtelt sind.in the case of a video camera that sends a still video signal to the To produce playback on a television receiver, must the video signal a standard television signal for example the NTSC, PAL or SECAM standard. The output video signal such a video camera should therefore have a frame signal from two field signals, which in the usual way are nested in one another in terms of grid.
Das Erfordernis, zwei Halbbildsignale zu verwenden, die aufeinanderfolgend erzeugt werden, führt zu einem weiteren Flackerproblem, das beim Aufnehmen eines bewegten Gegenstandes auftritt. Dies rührt daher, daß wegen der Bewegung die beiden Halbbilder räumlich voneinander getrennte Video-The need to use two field signals that are consecutive generated, leads to a further problem of flickering that occurs when shooting a moving object occurs. This is due to the fact that the two fields are spatially separated from each other because of the movement.
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signale darstellen. Dies führt insbesondere zu einer erheblichen Abnahme der vertikalen Auflösung des dargestellten Bildes. Das dadurch hervorgerufene Plackern wird imfolgenden als Flackern der zweiten Art bezeichnet.represent signals. This leads in particular to a considerable Decrease in the vertical resolution of the displayed image. The jitter caused by this is shown below called flicker of the second kind.
Das Flackern der ersten Art ist durch Leuchtuntepschiede in dem auf einem Fernsehempfänger wiedergegebenen Bild und das Flackern der zweiten Art durch den räumlichen Versatz der dargestellten Bilder verursacht. Darüberhinaus führt das Verschmieren zu über die Fläche ungleichmäßiger Farbunschärfe.The flickering of the first type is caused by light differences in the picture displayed on a television receiver and that Flickering of the second type due to the spatial offset of the displayed images. In addition, the smearing leads to uneven color blurring across the surface.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde s einen Festkörper-Bildabtaster der eingangs genannten Art anzugeben, der so arbeitet, daß dj±? Flackereffekte der ersten und der zweiten Art besser vermieden werden als bisher.The invention is based on the object's provide a solid state image sensor of the type mentioned, which operates so that dj ±? Flicker effects of the first and second types are better avoided than before.
Die erfindungsgemäße Lösung ist im Hauptanspruch gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. The solution according to the invention is characterized in the main claim. Advantageous refinements are the subject of subclaims.
Die Ausgangs-Videosignale für jedes Halbbild, die vom aufgenommenen Bild und unvermeidbaren Dunkelstromkomponenten herrühren, werden aufeinanderfolgend vom Bildabtaster so aufgenoramen, daß die Dunkelströme so eingestellt sind, daß sie in jedem Halbbild jeweils gleich sind, wodurch das Flackern der ersten Art vermieden ist. Darüberhinaus ist die räumliche änderung zwischen den ungeradzahligen und den geradzahligen Feldern, die zum Flackern der zweiten Art führen, ausgeschaltet. Die Signale unterscheiden sich aber selbstverständlich noch so weit, daß sie zur richtigen Zwischenzeiüsi-Beziehung führen.The output video signals for each field recorded by the Image and unavoidable dark current components are recorded successively by the image scanner so that that the dark currents are set so that they are the same in each field, whereby the flickering of the first kind is avoided. In addition, the spatial change is between the odd and the even Fields that lead to flickering of the second type are switched off. Of course, the signals differ so far that they lead to the correct interim relationship to lead.
Vorzugweise werden die Videosignale ausgelesen, nachdem ungewünschte Restelektronen aus den vertikalen SchieberegisternThe video signals are preferably read out after undesired Residual electrons from the vertical shift registers
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ausgeschwemmt sind, so daß auch ein Verschmieren verhindert ist.are flushed out, so that smearing is prevented.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher veranschaulicht. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to figures illustrated. Show it:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm des allgemeinen Auf-Fig. 1 is a schematic diagram of the general layout
baus und der allgemeinen Schaltungeanordnung einer Videokamera,construction and the general circuit arrangement of a video camera,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Festkörper-Bildabtastsensor, wie er in der Kamera, von Fig. 1 verwendet wird, undFig. 2 is a plan view of a solid-state image scanning sensor; as it is used in the camera of Fig. 1, and
Fig. 5A bisFigures 5A through
Zeitdiagramme zum Erläutern der Funktion der Kamera gemäß Fig. 1.Time charts for explaining the function of the camera according to FIG. 1.
Die Kamera gemäß Fig. 1 weist ein CCD 1 für Zwischenzeilenübertragung auf. Von diesem CCD wird ein Stehbild-Videosignal in der unten beschriebenen Weise gewonnen. Eine Videosignal-Aufzeichnungs- und -Widergabestation J> zeichnet das aufgenommene Videosignal auf einer sich drehenden Magnetscheibe 2 aus einem Folienmaterial auf und spielt das Videosignal, das auf der Magnetplatte 2 aufgezeichnet ist auch wieder ab, um es auf einem (nicht dargestellten) Fernsehempfänger wiederzugeben. Eine Steuerung 23 steuert die Funktion der Kamera einschließlich des CCD 1.The camera of Fig. 1 has a CCD 1 for interline transfer. A still video signal is obtained from this CCD in the manner described below. A video signal recording and reproducing station J> records the recorded video signal on a rotating magnetic disk 2 made of a sheet material and also reproduces the video signal recorded on the magnetic disk 2 to reproduce it on a television receiver (not shown) . A controller 23 controls the function of the camera including the CCD 1.
Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das CCD 1 erste photosensitive Elemente SO und zweite photosensitive Elemente SE auf, die abwechselnd in einer Matrix angeordnet sind. Die photosensitiven Elemente SO sind ungeradzahligen HalbbildernAs shown in Fig. 2, the CCD 1 has first photosensitive elements SO and second photosensitive elements SE which are arranged alternately in a matrix. The photosensitive elements SO are odd-numbered fields
THR MEER - MÜLLER · STEImAEISTER SONY - S83Pl'5Ö 3 328737THR MEER - MÜLLER STEImAEISTER SONY - S83Pl'5Ö 3 328737
und die photosensitiven Elemente SE sind geradzahligen Halbbildern zugeordnet. Die photosensitiven Elemente SO und SE sind horizontal angeordnet. Das CCD 1 weist auch mehrere zweiseitige vertikale Schieberegister 4 auf, die in in vertikaler Richtung verlaufenden Spalten zwischen benachbarten photosensitiven Elementen SO und SE"angeordnet sind. Zwischen einem photosensitiven Element SO und einem benachbarten vertikalen Schieberegister 4 liegt ein Übertragtor 4a und zwischen den zweiten Elementen SE und jeweils einem Schieberegister liegen Übertragtore 4b. Über die Übertragtore 4a und 4b werden Ladungen von den ersten bzw. zweiten photosensitiven Elementen "in die vertikalen Schieberegister übertragen. Das CCDl weist auch ein horizontales Ausgabe-Schieberegister 5 auf, das am einen Ende der vertikalen Schieberegister 4 verläuft.and the photosensitive elements SE are even fields assigned. The photosensitive elements SO and SE are arranged horizontally. The CCD 1 also has several two-sided vertical shift registers 4, which extend in the vertical direction columns between adjacent photosensitive elements SO and SE "are arranged. Between A transfer gate 4a is located between a photosensitive element SO and an adjacent vertical shift register 4 and transfer gates 4b are located between the second elements SE and a respective shift register. About the transfer gates 4a and 4b transfer charges from the first and second photosensitive elements "to the vertical shift registers, respectively transfer. The CCD1 also has a horizontal output shift register 5, which runs at one end of the vertical shift register 4.
Die Funktion des CCD 1 wird nun unter Bezugnahme auf Pig. I und die Zeitabläufe gemäß Fig. 3 erläutert. Die Intervalle, die maximal zum Laden der ersten und der zweiten photosensittven Elemente SO bzw. SE zur Verfügung stehen, werden auf dieselbe Dauer festgesetzt, zum Beispiel a.uf zwei Vollbildperioden. Die in den Sensorbereichen gespeicherte Ladungsmenge am Ende eines Ladungsintervalles entspricht der Intensität des eingefallenen Lichtes und ist proportional zur Lichtmenge, die in jeden Sensorbereich während der zwei Vollbildperioden eingestrahlt worden ist. Die Ladungen in den ersten und zweiten pliotcsensitiven Elementen SO bzw. SE werden in die vertikalen Schieberegister 4 über die Übertragt ore 4a bzw. 4b verschoben. Die ausgezogen bzw. gestrichelt dargestellten Pfeile in Fig. 2 zeigen den Fluß von Elektroden aus den Sensorbereichen während dem Übertragen eines ungeradzahligen Halbbildes bzw, eines geradzahligen Halbbildes dar.The function of the CCD 1 will now be described with reference to Pig. I. and the timing according to FIG. 3 is explained. The maximum intervals for loading the first and second photosensittven Elements SO or SE are available are on set the same duration, for example on two frame periods. The amount of charge stored in the sensor areas at the end of a charge interval corresponds to the intensity of incident light and is proportional to the amount of light entering each sensor area during the two Frame periods has been irradiated. The charges in the first and second pliotcsensitive elements SO and SE are shifted into the vertical shift register 4 via the transfer ports 4a and 4b, respectively. The solid or dashed lines arrows shown in Fig. 2 show the flow of electrodes from the sensor areas during the transfer an odd-numbered field or an even-numbered field.
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Die Durchlaßfunktion der Übertragtore 4a. und 4b wird durch Torsignale 0β, die von einem Torsignalgenerator 6 erzeugt werden, gesteuert. Nach der Durchlaß- und Übertragfunktion werden die Ladungen In einem vertikalen Schieberegister 4 Schritt für Schritt in das horizontale Schieberegister 5 durch Steuerung über ein Signal 0V verschoben, das durch einen Vertikaltreibersignal-Generator 7b erzeugt wird. Die Ladungen im horizontalen Ausgabe-Schieberegister 5 werden dann als Ausgangs-Videosignal durch ein Signal JZL gesteuert ausgegeben, das durch einen Horizontaltreibersignal-Generator 7a erzeugt wird. Diese Treiberfunktionen der Schieberegister 4 und 5 werden synchron mit den Vertikalsynchronislersignalen eines Standard-Fernsehsignales durchgeführt, wie zum Beispiel einem NTSC-, PAL- oder SECAM-Signal. Diese Vertikalsynehronislersignale bilden ein Bezugsignal, das in Fig. J5a dargestellt ist. Der Zyklus entspricht einer Vollbildperiode. The passage function of the transfer gates 4a. and 4b is controlled by gate signals 0 β which are generated by a gate signal generator 6. After the pass and transfer function, the charges are shifted step by step in a vertical shift register 4 into the horizontal shift register 5 by control of a signal 0 V which is generated by a vertical drive signal generator 7b. The charges in the horizontal output shift register 5 are then output as an output video signal under the control of a signal JZL generated by a horizontal drive signal generator 7a. These driver functions of the shift registers 4 and 5 are performed in synchronism with the vertical synchronizer signals of a standard television signal, such as an NTSC, PAL or SECAM signal. These vertical synchronization signals form a reference signal which is shown in Fig. J5a. The cycle corresponds to one frame period.
Die durch den Torsignalgenerator 6 erzeugten Torsignale 0g weisen zwei Impulszüge auf, die abwechselnd Halbbild für Halbbild erzeugt werden, um den Übertragtoren 4a und 4b während den ungeradzahligen bzw. geradzahligen Feldern in jedem Rahmen zugeführt zu werden. Für die ersten photoempfindlichen Elemente SO, die dem ungeradzahligen Halbbild zugeordnet sind, ist das maximal zur Verfügung stehende Ladungsintervall TSOA (Fig. 3B) von zwei Vollbildperioden festgelegt. Für die zweiten photosensitiven Elemente SE, die dem geradzahligen Feld zugeordnet sind, ist die maximal zur Verfügung stehende Ladungszeit TSEA von derselben Dauer, also auch von zwei Vollbildperioden. Sie beginnt jedoch erst The gate signals 0 g generated by the gate signal generator 6 have two pulse trains which are generated alternately field by field to be supplied to the carry gates 4a and 4b during the odd and even fields in each frame. For the first photosensitive elements SO which are assigned to the odd-numbered field, the maximum available charge interval TSOA (FIG. 3B) of two frame periods is defined. For the second photosensitive elements SE, which are assigned to the even-numbered field, the maximum available charging time TSEA is of the same duration, that is to say also of two frame periods. However, it is only just beginning
>0 nach einer halben Vollbildperiode, also einer Halbbildperiode, wie dies in Fig. J5C dargestellt ist. Ein Vergleich zwischen den Zeitabläufen gemäß Fig. JB und gemäß Fig. 3C zeigt, daß> 0 after half a frame period, i.e. one field period, as shown in Fig. J5C. A comparison between the timing of FIG. JB and FIG. 3C shows that
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die maximal zur Verfügung stehende Ladungsperiode für die ersten photoempfindlichen Elemente SO zur Zeit iQ beginnt und die maximal zur Verfügung stehende Ladungszeit für die zweiten photoempfindlichen Elemente SE eine Halbhildperiode später zur Zeit tE beginnt.the maximum available charging period for the first photosensitive elements SO begins at time i Q and the maximum available charging time for the second photosensitive elements SE begins one half-half period later at time t E.
Die Übertragtore 4a und 4b werden, periodisch für kurze Intervalle TTO bzw. TTE geöffnet, wie dies in den Pig. 3B und 3C dargestellt ist. Während diesen kurzen Intervallen werden die Ladungen aus den photosensitiven Elementen SO und SE in die vertikalen Schieberegister 4 verschoben.The transfer gates 4a and 4b are, periodically for short Intervals TTO or TTE open, as indicated in the Pig. 3B and 3C is shown. During these short intervals the charges from the photosensitive elements SO and SE are shifted into the vertical shift register 4.
Es wir.d darauf hingewiesen, daß die Intervalle TSOA und TSEA die theoretisch maximal zur Verfügung stehenden Ladungsintervalle sind und daß die tatsächlichen Ladungsintervalle durch den Verschluß 9 gemäß Fig. 1 gesteuert werden. Der Verschluß 9 ist zusammen mit einer Iris 8 im Lichtweg zum CCD 1 angeordnet und wird abhängig vom einfallenden Licht gesteuert^ um eine passende Ladungsperiode für die Sensorbereiche des CCD 1 zur Verfügung zu stellen. Die Punktion des Verschlusses 9 wird durch die Steuerung über eine Verschlußtreiberschaltung 10 gesteuert. Die Iris wird entsprechend durch die Steuerung 23 durch eine Iristreiberschaltung 11 gesteuert.It is pointed out that the intervals TSOA and TSEA is the theoretically maximum available charge interval and that the actual charging intervals are controlled by the shutter 9 according to FIG will. The shutter 9 is together with an iris 8 in Light path to the CCD 1 is arranged and is controlled depending on the incident light ^ by a suitable charge period for the sensor areas of the CCD 1. The puncture of the closure 9 is controlled by the control controlled by a shutter driver circuit 10. The iris is correspondingly controlled by the controller 23 through an iris driving circuit 11 controlled.
Die Iris 8 wird normalerweise voll offen gehalten und auch der Verschluß 9 ist normalerweise offen, so daß das einfallende Licht hindurchdringen kann und dadurch dessen Intensität ermittelt wird. Durch die Steuerung 23 wird der Verschluß 9 geschlossen und die Iris 8 auf einen erforderlichen Wert eingestellt. Die Steuerung 23 wird wiederum durch einen Verschluß-Triggerpuls ρ gesteuert, der beim Schließen eines Verschlußschalters 22 abgegeben wird. Wenn der Triggerpuls ρ der Steuerung 23 zur Zeit tg zugeführt wird, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist, wird die Steuerung 23 aktiviert, soThe iris 8 is normally kept fully open and the shutter 9 is also normally open so that the incident light can penetrate through and its intensity is thereby determined. The shutter 9 is closed by the control 23 and the iris 8 is set to a required value. The controller 23 is in turn controlled by a shutter trigger pulse ρ which is emitted when a shutter switch 22 is closed. If the trigger pulse ρ is supplied to the controller 23 at the time t g , as shown in FIG. 3B, the controller 23 is activated, see above
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daß gerade nach der Zeit t_ synchronisiert mit dem Bezugssignal für das ungerade Feld (Fig. 3A), also die erste Rahmenstartzeit nach der Zeit t„, die Prozeßsteuerung in Gang gesetzt wird, um die Zweifeld-Stehbild-Videosignale VO und VE innerhalb der Drei-Rahmen-Periode TPS (Pig. 3H und Pig, 3A) abzuleiten. Eine Drei-Rahmen-Periode ist auf Grund der Versetzung zwischen den Startzeiten tQ und t„ und der zum Auslesen nötigen Zeit erforderlich. Die Zwei-Rahmenperioden, innerhalb der das Aufladen der photosensitiven EIemente SO und SE erfolgt, sind dadurch festgelegt, daß die normale Übertragfunktion der Übertragtore 4a und 4b bis zum Ende dieser Perioden verhindert ist.that just after time t_, synchronized with the reference signal for the odd field (FIG. 3A) , that is, the first frame start time after time t ", the process control is set in motion to generate the two-field still video signals VO and VE within the three - Derive frame period TPS (Pig. 3H and Pig, 3A). A three-frame period is required because of the offset between the start times t Q and t " and the time required for reading. The two frame periods within which the photosensitive elements SO and SE are charged are determined by the fact that the normal transfer function of the transfer gates 4a and 4b is prevented until the end of these periods.
Der Verschluß 9 wird zur Zeit tQ synchron mit der ersten ansteigenden Flanke eines ungeradzahligen Feldintervalls nach dem Triggerpuls ρ geschlossen, und er wird mit der abfallenden Planke des genannten ungeradzahligen Feldintervalls geöffnet, um die Belichtung ab der Zeit t„ zu erlauben. Das heißt, daß das Verschlußintervall TCL des Verschlusses dem Intervall zwischen dem Anfang des Aufladens für ein ungeradzahliges Feld und dein Anfang zum Aufladen eines geradzahligen Feldes der photosensitiven Bereiche SO bzw. SE entspricht. Der Verschluß 9 wird dann nicht später als eine Halbbildperiode vor dem Ende des Aufladeintervalles TSOA für das ungeradzahlige Feld geschlossen. Dadurch ist die tatsächliche Belichtungszeit TSA von im wesentlichen null bis zu einem Maximum von 2 Halbbildperioden änderbar, was in einem Fernsehsystem mit βθ Halbbildern pro Sekunde 1/30 Sekunde entspricht. Die tatsächliche Belichtungszeit TSA ist also in Abhängigkeit vom einfallenden Licht variabel, wie dies durch einen Pfeil g in Fig. 3E dargestellt ist.The shutter 9 is closed at the time t Q synchronously with the first rising edge of an odd-numbered field interval after the trigger pulse ρ, and it is opened with the falling edge of the said odd-numbered field interval in order to allow the exposure from the time t ". That is, the shutter interval TCL corresponds to the interval between the start of charging for an odd-numbered field and the start of charging for an even-numbered field of the photosensitive areas SO and SE, respectively. The shutter 9 is then closed no later than one field period before the end of the charging interval TSOA for the odd-numbered field. As a result, the actual exposure time TSA can be changed from essentially zero to a maximum of 2 field periods, which in a television system with βθ fields per second corresponds to 1/30 of a second. The actual exposure time TSA is therefore variable as a function of the incident light, as is shown by an arrow g in FIG. 3E.
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Auf Grund der oben beschriebenen Funktion des Verschlusses 9 und dessen zeitlicher Steuerung, zusammen mit der Steuerung der Iris 8, wird eine geeignete Menge einfallenden Lichtes auf das CCD 1 gestrahlt. Darüber hinaus wird das einfallende Licht gleichzeitig auf die ersten und zweiten photosensitiven Elemente SO und SE gestrahlt» Daher weist jedes Halbbild dasselbe Bildsignal auf, wobei jedoch eine gegenseitige Verschiebung um eine Zeile auf Grund der verschachtelten Beziehung im Fernsehsignal vorhanden ist. Da die Belichtung gleichzeitig erfolgt, tritt Flackern der ersten Art nicht auf. Da darüber hinaus die maximal möglichen Aufladungsperioden TSOA und TSEA für die ersten photosensitiven Elemente SO bzw. die zweiten photosensitiven Elemente SE dieselben sind, die jeweils der Dauer von zwei Vollbildperioden entsprechen, sind die auf Grund von Dunkelströmen in jedem der photosensitiven Elemente SO und SE gesammelten Ladungen gleich, obwohl das einfallende Licht auf die ersten und zweiten photosensitiven Elemente SO und SE nicht für die gesamte Zeit eingestrahlt ist. Daher ist auch Flackern der zweiten Art ausgeschaltet. Daher nehmen, wie in den Pig,-3P und 3G dargestellt, die Dunkelstromladungen DO bzw. DE im wesentlichen linear mit der Zeit während der maximal zur Verfügung stehenden Ladungsperioden zu. Diese Dunkelstromladungen DO und DE werden mit den tatsächlichen Bildsignalladungen so und se kombiniert, die in den photosensitiven Elementen SO und SE während der tatsächlichen Belichtungszeit TSA angesammelt sind. Dann werden die kombinierten Bildsignale als Ausgangs-Videosignale VO und VE nach einem gewissen Zeitintervall TSM ausgelesen, das so gewählt ist, daß Rauschen a.uf Grund eines Verschmiereffektes verhindert ist. Infolgedessen werden die Gesamtladungen für jedes Feld im wesentlichen dieselben, da;Due to the above-described function of the shutter 9 and its timing, together with the control the iris 8, an appropriate amount of incident light is irradiated on the CCD 1. In addition, the incident will be Light is radiated simultaneously onto the first and second photosensitive elements SO and SE »Therefore, each field shows the same thing Image signal, but with a mutual shift by one line due to the interleaved relationship in the TV signal is present. Because the exposure at the same time occurs, flickering of the first type does not occur. Since, in addition, the maximum possible charging periods TSOA and TSEA for the first photosensitive elements SO and the second photosensitive elements SE are the same, each corresponding to the duration of two frame periods, those are on Due to dark currents, charges collected in each of the photosensitive elements SO and SE are the same, although the incident one Light is not irradiated onto the first and second photosensitive elements SO and SE for the entire time. Therefore, flickering of the second type is also switched off. Therefore take the dark current charges as shown in the Pig, -3P and 3G DO or DE essentially linearly with time during the maximum available charge periods to. These dark current charges DO and DE are combined with the actual image signal charges so and se shown in the photosensitive elements SO and SE are accumulated during the actual exposure time TSA. Then the combined image signals are read out as output video signals VO and VE after a certain time interval TSM, which is selected in this way is that noise due to a smear effect is prevented. As a result, the total charges for each field essentially the same since;
SO + DO = SE + DE.SO + DO = SE + DE.
TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER SONY - S&3P156TER MEER -MÜLLER STEINMEISTER SONY - S & 3P156
Es ist festzuhalten, daß die Ausgangs-Videosignale VO und VE ausgelesen werden, während der Verschluß 9 geschlossen ist. Darüber hinaus werden die Ausgangs-Videosignale VO und VE mindestens eine Halbbildperiode TSM nach dem Ende der Belichtungszeit ausgelesen. Während dieser Periode werden unerwünschte Ladungen, das heißt zum Beispiel Verschmierungsladungen, die in den vertikalen Schieberegistern 4 gespeichert sind, ausgeschwemmt, während die Übertragtore 4a und 4b verschlossen gehalten werden.It should be noted that the output video signals VO and VE can be read out while the shutter 9 is closed. In addition, the output video signals VO and VE at least one field period TSM after the end the exposure time read out. During this period, undesired charges, i.e. for example smeared charges, which are stored in the vertical shift registers 4, washed out, while the transfer gates 4a and 4b are kept closed.
Die ausgelesenen Videosignale VO und VE werden einer Abtast- und Halteschaltung Ij5 über einen Verstärker 12 zugeführt, so daß die Ausgangs-Videosignale VO und VE abgetastet und geglättet werden. Die geglätteten Signale werden über einen die_ GIeichspannungskomponente entfernenden Kondensator 14 auf eine Klemmschaltung 15 gegeben, wo sie auf einen geeigneten Pegel eingestellt werden. Wie in Pig. 2 dargestellt, weist das CCD 1 einen abgeschirmten Teil auf, so daß zumindest ein photosensitives Element S* in jeder horizontalen Z-eiltf. vom einfallenden Licht abgeschirmt ist. Dadurch ist es möglich, zusammen mit dem Bildsignal ein Bezugs-Schwarzsignal zu gewinnen, das dazu dient, die Ausgangs-Videosignale VO und VE einzuregeln. Die Ausgangs-Videosignale VO und VE werden in der Klemmschaltung 15 mit Hilfe dieses Bezugssignales fest eingestellt. Daher werden die Schwarzpegel der Ausgangs-Videosignale VO und VE auf einem erforderlichen vorgegebenen Pegel gehalten, und die Schwarzpegel ändern sich nicht unerwünscht abhängig von den Lichtverhältnissen des aufgenommenen Bildes oder von Änderungen der Kamera. Die Ausgangssignale von der Klemmschaltung I5 werden dann einer Vera.rbeitungsschaltung 16 zugeführt, in der eine Gamma-Korrektur erfolgt, und in der eine Weißkorrektur durchgeführt wird, falls das Eingangssignal ein Farbsignal ist. Das verarbeitete Videosignal wird zum Aufzeichnen aufThe read out video signals VO and VE are fed to a sample and hold circuit Ij5 via an amplifier 12, see above that the output video signals VO and VE are sampled and smoothed. The smoothed signals are transmitted via a the capacitor 14 removing the equal voltage component given to a clamping circuit 15, where they are on a suitable Level can be adjusted. Like in Pig. 2, the CCD 1 has a shielded part so that at least a photosensitive element S * in each horizontal Z-eiltf. is shielded from incident light. This is how it is possible to obtain, together with the image signal, a reference black signal which is used to produce the output video signals To regulate VO and VE. The output video signals VO and VE are permanently set in the clamping circuit 15 with the aid of this reference signal. Therefore, the black levels become the Output video signals VO and VE are held at a required predetermined level and change the black levels not undesirably dependent on the lighting conditions of the recorded image or changes in the camera. The output signals from the clamp circuit I5 are then a processing circuit 16, in which a gamma correction takes place, and in which a white correction is performed if the input signal is a color signal. The processed video signal is used for recording
TER MEER:■ MÜLLER ■ STEINm1S-ISTER .. SONY - SÖ5P156TER SEA: ■ MÜLLER ■ STEINm 1 S-ISTER .. SONY - SÖ5P156
der Magnetplatte 2 in einer Kodierschaltung 17 auf ein geeignetes Signalformat kodiert und wird dann über eine Aufzeichnungsschaltung 18j die zum Beispiel ein Verstärker sein kann, einem Video-Aufzeichnungskopf 19 zugeführt. Wenn das Videosignal ein Farb-Videosignal ist, kann die Kodierschaltung 17 Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y Zeile für Zeile zusammen mit einem Luminanzsignal Y ableiten und zur Verfugung stellen.the magnetic disk 2 in a coding circuit 17 to a suitable Signal format is encoded and then via a recording circuit 18j which is, for example, an amplifier may be fed to a video recording head 19. When the video signal is a color video signal, the Coding circuit 17 color difference signals R-Y and B-Y line for line together with a luminance signal Y. and make them available.
Bei einem Fernsehsystem mit 60 Halbbildern pro Sekunde wird die Magnetscheibe 2 mit 60 Umdrehungen pro Sekunde durch einen Motor 20 unter Steuerung durch eine Motortreiberschaltung 21 angetrieben., die wiederum durch die Systemsteuerung 23 gesteuert ist, so daß eine genaue Synchronisation mit dem vertikalen Schiebesignal 0„ vom Vertikal-Treibersignal-Generator 7b erfolgt.For a television system with 60 fields per second the magnetic disk 2 is rotated at 60 revolutions per second by a motor 20 under the control of a motor drive circuit 21 driven., Which in turn is driven by the System controller 23 is controlled so that accurate synchronization with the vertical sliding signal 0 “from Vertical drive signal generator 7b takes place.
Wie oben beschrieben, kann in einem Fernsehsystem mit βθ Halbbildern pro Sekunde der Verschluß 9 für l/30Sekunde geöffnet sein. Ist dieses Intervall nicht ausreichend, können a.uch längere Belichtungszeiten dadurch ermöglicht werden, daß das gesamte Verarbeitungs int ervall TFS (Fig. J5A) von einer Drei-Vollbild-Periode auf ein längeres Intervall, zum Beispiel eine Vier-Vollbild-Periode, eingestellt wird. In diesemFall wird das Auslesen der Ausgangs-Videosignale VO und VE natürlich verschoben, so daß es eine Vollbildperiode später liegt als in Fig. j5H.As described above, in a television system with βθ fields per second, the shutter 9 can operate for 1/30 second to be open. If this interval is not sufficient, it can also enable longer exposure times be that the entire processing interval TFS (Fig. J5A) from a three-frame period to a longer interval, for example, a four-frame period is set. In this case, reading out the output video signals VO and VE naturally shifted so that it is one frame period later than in Fig. J5H.
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